磁控高压并联电抗器谐波控制方法和装置与流程

本发明属于电气工程技术领域，特别是涉及磁控高压并联电抗器谐波控制方法和装置。

背景技术：

磁控高压并联电抗器是一种新型柔性交流输电系统(flexiblealternativecurrenttransmissionsystem，facts)设备，通过调节电抗器控制绕组电流大小改变铁芯的磁饱和度，来调节主回路铁芯绕组的电抗值，从而达到调节无功功率的功能。通常磁控高压并联电抗器的控制系统以系统电压或者电抗器无功功率为目标，进行闭环调节，通过连续调节控制绕组电流，维持电压或者电抗器无功功率稳定在目标参考值，能够动态补偿输电线路容性无功功率，抑制超/特高压输电线路的容升效应、工频过电压和潜供电流，提高系统稳定性。

磁控高压并联电抗器可以连接于输电线路侧，也可以连接于站内母线侧。目前国内外工程应用中比较常见的磁控高压并联电抗器系统拓扑结构如图1所示，电抗器本体由网侧绕组、补偿绕组和控制绕组构成：网侧绕组并联于超/特高压输电线路，补偿绕组提供励磁系统交流电源以及连接滤波器组，控制绕组接入经acdc整流变换的直流励磁电流调节铁芯的磁饱和度。其中，控制系统能够根据系统电压或者电抗器无功功率需求，动态调整整流桥晶闸管触发角度，改变输出直流励磁电压，进而调整直流励磁电流大小。磁控高压并联电抗器因工作过程中的铁芯饱和会产生一定的谐波电流注入电力系统，主要以5次、7次、11次等奇次谐波为主。

按照《dl/t1725-2017超高压磁控型可控并联电抗器技术规范》的“6.7谐波电流”条目要求：在正弦波形额定电压作用下，磁控型可控并联电抗器输出的谐波电流总有效值应小于额定电流的3％。为了满足标准要求，作为磁控高压并联电抗器的重要组成部分，一般需要在补偿绕组设置相应的1组或几组lc谐滤波器组对电抗器自身产生的谐波予以抑制。以40mvar磁控高压并联电抗器为例，现场实测谐波特性如图2所示：不带滤波器组情况下，本体谐波总谐波失真(totalharmonicdistortion,thd)曲线在无功功率满量程范围内呈明显的“m”型变化，在曲线较低点能够满足输出谐波电流总有效值应小于额定电流的3％要求，但部分区间超出3％要求。这也是磁控型可控并联电抗器产品的典型谐波特征。现场配置一组5次滤波器组，滤波器组投入后将本体最高谐波thd由4.2％降低至2.1％，对电抗器本体产生的谐波有很好的抑制作用，使得电抗器在全容量范围内满足标准要求。另外，磁控型可控并联电抗器本体谐波thd曲线在不同系统电压情况下会有向左或者向右小幅偏移的特性，但“m”型趋势不变，示意图如图3所示。

如果发生滤波器组异常及故障退出的情况，短时间内电抗器系统可不带滤波器组运行，但可能会对系统产生较大的谐波影响，造成谐波超标或者影响周边设备正常工作；也可以选择直接退出整个磁控高压并联电抗器系统，避免谐波对系统的影响，但该做法会造成系统电压的升高，系统稳定性降低，同时系统电压运行安全余量减小，严重情况下可能导致系统电压超出正常安全运行范围。

技术实现要素：

从而，针对该问题，需要研究磁控高压并联电抗器谐波优化控制方法，在滤波器组故障退出情况下的，既能减小磁控高压并联电抗器对系统谐波影响，又能最大限度维持磁控高压并联电抗器继续挂网运行。

根据本发明的第一个方面，提供一种磁控高压并联电抗器谐波优化自适应控制方法，其包括：

根据预设曲线，以使得磁控高压并联电抗器的谐波电流减小的方向调整与所述预设曲线相关的参数值；

判断所述谐波电流和/或所述参数值是否满足预设条件；以及

响应于所述谐波电流和/或所述参数值满足所述预设条件的判断结果，停止调整所述参数值。

根据本发明的第二个方面，提供一种磁控高压并联电抗器谐波优化自适应控制装置，其包括：

调整单元，用于根据预设曲线，以使得磁控高压并联电抗器的谐波电流减小的方向调整与所述预设曲线相关的参数值；

判断单元，用于判断所述谐波电流和/或所述参数值是否满足预设条件；以及

执行单元，用于响应于所述谐波电流和/或所述参数值满足所述预设条件的判断结果，停止调整所述参数值。

根据本发明的第三个方面，提供一种电子设备，包括：

处理器；

存储器，与所述处理器通信连接，并存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。

根据本发明的第四个方面，提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。

根据本发明公开的磁控高压并联电抗器谐波优化自适应控制方法和装置，在滤波器组故障退出情况下，通过按照预设曲线调整相关参考值，有效降低磁控高压并联电抗器因工作过程中的铁芯饱和会产生一定的谐波电流，从而，既能减小磁控高压并联电抗器对系统谐波影响，又能最大限度维持磁控高压并联电抗器继续挂网运行。

附图说明

为进一步清楚解释本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

在下面的附图中：

图1是现有技术中的磁控高压并联电抗器系统的拓扑结构图。

图2为根据一个实施例的谐波总谐波失真与无功功率的关系曲线图。

图3为根据另一个实施例的谐波总谐波失真与无功功率的关系曲线图。

图4根据本发明实施例的磁控高压并联电抗器谐波优化控制方法的流程图。

图5根据本发明实施例的磁控高压并联电抗器谐波优化控制装置的示意图。

图6是根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

在本发明的实施例中，提出一种磁控高压并联电抗器谐波优化控制方法和装置。根据本发明的方案，在滤波器组故障退出情况下，通过按照预设曲线调整相关参考值，有效降低磁控高压并联电抗器因工作过程中的铁芯饱和会产生一定的谐波电流，从而，既能减小磁控高压并联电抗器对系统谐波影响，又能最大限度维持磁控高压并联电抗器继续挂网运行。

图2为根据一个实施例的谐波总谐波失真与无功功率的关系曲线图。如图2所示，以现场某400kv/40mvar磁控高压并联电抗器为例，设定电抗器无功功率运行范围0-45mvar，系统电压运行范围400-420kv。其中，在滤波器组故障退出情况下，如实线所示的无功功率-thd曲线。

如图2所示，不带滤波器组情况下，400kv磁控高压并联电抗器，在410kv左右本体谐波thd曲线在无功功率满量程范围内呈“m”型变化，选择曲线转折点录入控制装置如下表1所示：

表1

本发明的方案的目的之一在于通过控制装置调节磁控高压并联电抗器谐波，使得在滤波器组故障退出情况下，减小谐波电流。如当前运行无功功率在点0-点1之间，无功功率闭环控制下则控制装置优先将无功功率参考值向点0逐渐减小调节，电压闭环控制下则控制装置优先将电压参考值向上调节、进而减小无功功率；如当前运行无功功率在点1-点2之间，无功功率闭环控制下则控制装置优先将无功功率参考值向点2逐渐增加调节，电压闭环控制下则控制装置优先将电压参考值向下调节、进而增加无功功率；同理，其他无功功率运行点，优先就近向减小谐波电流方向逐渐调整电压或者无功功率参考值。根据一个优先的实施例，上述的调节过程应当缓慢进行。

在一个实施例中，如图3所示，磁控型可控并联电抗器本体谐波thd曲线在不同系统电压情况下会有向左或者向右小幅偏移的特性。也就是说，在对磁控高压并联电抗器的谐波电流进行调节的过程中，导致系统电压发生变动，系统电压改变的幅度很能很小，但是对应系统电压的无功功率-thd曲线会发生偏移。这样，按照原来系统电压对应的无功功率-thd曲线，按照一个方向调整无功功率会减小谐波电流，在按照后来的系统电压对应的无功功率-thd曲线，按照一个方向调整无功功率存在不减小谐波电流的可能。如图3所示，如以电压1对应曲线录入控制装置，则当运行在电压2下，以图中示意无功功率点为例，控制装置将按照电压1对应曲线向增加无功容量范围调节，在此过程中实际谐波反而会先升至最高点，然后下降。因此，调整起始过程，需要对调整过程进行自动校核。控制装置检测如谐波电流未按照预期降低，反而增加，则调整无功功率或者电压参考值修改方向。则如图3中的上述无功功率运行点，无功功率首先小幅增加，检测到谐波增加后，反向持续减小无功功率；相应的谐波首先小幅增加，然后持续减小。

调整过程中，如谐波已经调整至设定要求值，则停止调整：例如，设定要求值为3％，如图2的实线曲线所示，当前无功功率为35mvar，谐波thd约4％，控制装置将电抗器无功功率向45mvar逐渐调整，当无功功率调整至约42mvar，谐波thd降低至3％以内，满足标准要求，即可停止系统电压或者无功功率参考值调节，磁控电抗器稳定运行与当前无功功率。

调整过程中，如电压或者无功功率到达设定上下边界范围，则停止调整：如图2的实线曲线所示，仍以当前运行的无功功率35mvar为例，控制装置将电抗器无功功率向45mvar逐渐调整。调整过程中，随着无功增加，系统电压降低，如低于设定400kv最低值，则停止系统电压或者无功功率参考值调节，磁控电抗器稳定运行与当前无功功率。此时，可以不用考虑谐波是否已经调整至设定要求值。

基于上述实施例，本申请提出一种磁控高压并联电抗器谐波优化控制方法。如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤s401，根据预设曲线，以使得磁控高压并联电抗器的谐波电流减小的方向调整与所述预设曲线相关的参数值。

如图2所述的实施例，在滤波器组故障退出情况下，预设曲线为实线所示的无功功率-thd曲线，该参数为无功功率。例如，如上所述，如当前运行无功功率在点1-点2之间，无功功率闭环控制下优先将无功功率参考值向点2逐渐增加调节。在一个可选实施例中，该参数还可以为系统电压，通过调整系统电压，使得无功功率发生变化，从而调节磁控高压并联电抗器的谐波电流的大小。

在上述实施例中，预设曲线为实线所示的无功功率-thd曲线，该参数为无功功率或系统电压。然而，本领域技术人员可以理解的是，根据实际需要和具体应用，预设曲线和参数可以采用其他曲线和参数，这都属于本申请覆盖的范围。

根据另一个实施例，如上所述，由于系统电压的变动导致无功功率与谐波thd的关系发生变化，即谐波电流的大小可能不会按照预设曲线的关系进行调节。那么，按照方向调整参数值，并检测磁控高压并联电抗器的谐波电流是否减小；在按照该方向调整参数值的过程中，检测到谐波电流未减小，则按照与该方向相反的方向调整参数值。如图3所示，在当前运行的无功功率下，根据电压1对应的曲线，应该是增加无功功率的值，从而减小谐波；然而，由于系统电压从电压1变成电压2，根据电压2对应的曲线，增加无功功率的值，不会减小谐波。在这种情况下，就减小无功功率的值，即与“增加无功功率的值”相反的方向调整无功功率。

步骤s402，判断所述谐波电流和/或所述参数值是否满足预设条件。

控制装置在调整参数值的过程中，例如在调整无功功率的过程中，会实时检测目前谐波电流的大小，也可检测目前无功功率或系统电压的大小，判断谐波电流和/或所述参数值是否满足预设条件。

在一个具体的实施例中，所述预设条件包括谐波电流的值已调整至设定要求值和/或所述参数值到达设定上下边界。

根据一个具体实施例，调整过程中，如谐波已经调整至设定要求值，则停止调整：例如，设定要求值为3％，如图2的实线曲线所示，当前无功功率为35mvar，谐波thd约4％，控制装置将电抗器无功功率向45mvar逐渐调整，当无功功率调整至约42mvar，谐波thd降低至3％以内，满足标准要求，即可停止系统电压或者无功功率参考值调节，磁控电抗器稳定运行与当前无功功率。在一个可选的实施例中，在谐波达到设定要求值时，可以继续无功功率，继续降低谐波电流的大小，可以在小于设定要求值的任意点，停止调整无功功率。

根据另一个具体实施例，调整过程中，如电压或者无功功率到达设定上下边界范围，则停止调整：如图2的实线曲线所示，仍以当前运行的无功功率35mvar为例，控制装置将电抗器无功功率向45mvar逐渐调整。调整过程中，随着无功增加，系统电压降低，如低于设定400kv最低值，则停止系统电压或者无功功率参考值调节，磁控电抗器稳定运行与当前无功功率。此时，可以不用考虑谐波是否已经调整至设定要求值。

以上例举了预设条件的几种实现方式。然而，应当理解的是，上述实施例只是为了便于对本发明的理解，本领域技术人员在上述实施例的启发下想到的所有其他预设条件的实现方式，都属于本申请覆盖的范围。

步骤s403，响应于谐波电流和/或参数值满足所述预设条件的判断结果，停止调整所述参数值。

如上所述，谐波电流设定要求值为3％，则当谐波电流达到这一值时，可以停止调整无功功率或系统电压；或者，无功功率或者系统电压已经达到了上边界或下边界，则停止调整无功功率或系统电压。

根据一个可选的实施例，上述磁控高压并联电抗器谐波优化控制方法还可以包括：

步骤s404，确定调整所述参数值的起始点。

在一个实施例中，所述确定调整所述参数值的起始点包括将当前的参数值确定为调整所述参数值的起始点。在滤波器组故障退出情况下，当前无功功率或系统电压的值作为调整的起始点。例如，如图3所示，从当前无功功率的值开始调整无功功率，即从当前无功功率的值开始增加或减少无功功率的值。

在另一个实施例中，所述确定调整所述参数值的起始点包括将所述设定要求值对应的参数值确定为调整所述参数值的起始点。

如果谐波电流设定要求值为3％，在滤波器组故障退出情况下，将所述设定要求值(3％)对应的无功功率或系统电压作为调整的起始点。例如，根据图3，满足设定要求值(3％)的无功功率为15mvar，则从15mvar的无功功率开始调整。

根据本发明公开的磁控高压并联电抗器谐波优化控制方法，在滤波器组故障退出情况下，通过按照预设曲线调整相关参考值，有效降低磁控高压并联电抗器因工作过程中的铁芯饱和会产生一定的谐波电流，从而，既能减小磁控高压并联电抗器对系统谐波影响，又能最大限度维持磁控高压并联电抗器继续挂网运行。

根据另一个实施例，本申请提出一种磁控高压并联电抗器谐波优化控制装置。如图5所示，该装置包括如下：

调整单元501，用于根据预设曲线，以使得磁控高压并联电抗器的谐波电流减小的方向调整与所述预设曲线相关的参数值。

如图2所述的实施例，在滤波器组故障退出情况下，预设曲线为实线所示的无功功率-thd曲线，该参数为无功功率。例如，如上所述，如当前运行无功功率在点1-点2之间，无功功率闭环控制下优先将无功功率参考值向点2逐渐增加调节。在一个可选实施例中，该参数还可以为系统电压，通过调整系统电压，使得无功功率发生变化，从而调节磁控高压并联电抗器的谐波电流的大小。

在上述实施例中，预设曲线为实线所示的无功功率-thd曲线，该参数为无功功率或系统电压。然而，本领域技术人员可以理解的是，根据实际需要和具体应用，预设曲线和参数可以采用其他曲线和参数，这都属于本申请覆盖的范围。

根据另一个实施例，如上所述，由于系统电压的变动导致无功功率与谐波thd的关系发生变化，即谐波电流的大小可能不会按照预设曲线的关系进行调节。那么，按照方向调整参数值，并检测磁控高压并联电抗器的谐波电流是否减小；在按照该方向调整参数值的过程中，检测到谐波电流未减小，则按照与该方向相反的方向调整参数值。如图3所示，在当前运行的无功功率下，根据电压1对应的曲线，应该是增加无功功率的值，从而减小谐波；然而，由于系统电压从电压1变成电压2，根据电压2对应的曲线，增加无功功率的值，不会减小谐波。在这种情况下，就减小无功功率的值，即与“增加无功功率的值”相反的方向调整无功功率。

判断单元502，用于判断所述谐波电流和/或所述参数值是否满足预设条件。

控制装置在调整参数值的过程中，例如在调整无功功率的过程中，会实时检测目前谐波电流的大小，也可检测目前无功功率或系统电压的大小，判断谐波电流和/或所述参数值是否满足预设条件。

在一个具体的实施例中，所述预设条件包括谐波电流的值已调整至设定要求值和/或所述参数值到达设定上下边界。

根据一个具体实施例，调整过程中，如谐波已经调整至设定要求值，则停止调整：例如，设定要求值为3％，如图2的实线曲线所示，当前无功功率为35mvar，谐波thd约4％，控制装置将电抗器无功功率向45mvar逐渐调整，当无功功率调整至约42mvar，谐波thd降低至3％以内，满足标准要求，即可停止系统电压或者无功功率参考值调节，磁控电抗器稳定运行与当前无功功率。在一个可选的实施例中，在谐波达到设定要求值时，可以继续无功功率，继续降低谐波电流的大小，可以在小于设定要求值的任意点，停止调整无功功率。

根据另一个具体实施例，调整过程中，如电压或者无功功率到达设定上下边界范围，则停止调整：如图2的实线曲线所示，仍以当前运行的无功功率35mvar为例，控制装置将电抗器无功功率向45mvar逐渐调整。调整过程中，随着无功增加，系统电压降低，如低于设定400kv最低值，则停止系统电压或者无功功率参考值调节，磁控电抗器稳定运行与当前无功功率。此时，可以不用考虑谐波是否已经调整至设定要求值。

以上例举了预设条件的几种实现方式。然而，应当理解的是，上述实施例只是为了便于对本发明的理解，本领域技术人员在上述实施例的启发下想到的所有其他预设条件的实现方式，都属于本申请覆盖的范围。

执行单元503，用于响应于谐波电流和/或参数值满足所述预设条件的判断结果，停止调整所述参数值。

如上所述，谐波电流设定要求值为3％，则当谐波电流达到这一值时，可以停止调整无功功率或系统电压；或者，无功功率或者系统电压已经达到了上边界或下边界，则停止调整无功功率或系统电压。

根据一个可选的实施例，上述磁控高压并联电抗器谐波优化控制方法还可以包括：

确定单元504，用于确定调整所述参数值的起始点。

在一个实施例中，所述确定调整所述参数值的起始点包括将当前的参数值确定为调整所述参数值的起始点。在滤波器组故障退出情况下，当前无功功率或系统电压的值作为调整的起始点。例如，如图3所示，从当前无功功率的值开始调整无功功率，即从当前无功功率的值开始增加或减少无功功率的值。

在另一个实施例中，所述确定调整所述参数值的起始点包括将所述设定要求值对应的参数值确定为调整所述参数值的起始点。

如果谐波电流设定要求值为3％，在滤波器组故障退出情况下，将所述设定要求值(3％)对应的无功功率或系统电压作为调整的起始点。例如，根据图3，满足设定要求值(3％)的无功功率为15mvar，则从15mvar的无功功率开始调整。

根据本发明公开的磁控高压并联电抗器谐波优化控制装置，在滤波器组故障退出情况下，通过按照预设曲线调整相关参考值，有效降低磁控高压并联电抗器因工作过程中的铁芯饱和会产生一定的谐波电流，从而，既能减小磁控高压并联电抗器对系统谐波影响，又能最大限度维持磁控高压并联电抗器继续挂网运行。

参阅图6，图6提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如图4所示的方法以及细化方案。

上述处理器具体可以为通用处理器，例如中央处理器cpu、图像处理器gpu，当然在实际应用中，上述处理器还可以为神经网络专用处理器，例如脉冲阵列机、机器学习处理器等等，当然上述处理器还可以为通用处理器与神经网络专用处理器结合的处理器，本申请并不局限上述处理器的具体表现形式。

上述电子设备可以包括数据处理装置、机器人、电脑、打印机、扫描仪、平板电脑、智能终端、手机、行车记录仪、导航仪、传感器、摄像头、服务器、云端服务器、相机、摄像机、投影仪、手表、耳机、移动存储、可穿戴设备、交通工具、家用电器、和/或医疗设备。

上述交通工具包括飞机、轮船和/或车辆；上述家用电器包括电视、空调、微波炉、冰箱、电饭煲、加湿器、洗衣机、电灯、燃气灶、油烟机；所述医疗设备包括核磁共振仪、b超仪和/或心电图仪。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如图3所示的方法以及细化方案。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，所述计算机程序可操作来使计算机执行如图4所示的方法以及细化方案。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。